JP7113318B2 - 光源装置、及び投写型映像表示装置 - Google Patents
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Description
以下において、実施の形態1にかかる投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。
図1は、実施の形態1に係る投写型映像表示装置100の光学構成を示す図である。
光源装置10は、光源20を備える。この光源20はレーザ光源である半導体レーザ21と、コリメータレンズ22とによって構成される。ここで、半導体レーザ21は、固体光源の一例である。
図2を用いて、蛍光体ホイール70の構成を説明する。図2の(a)は、図1の+y方向から見た蛍光体ホイール70の側面断面図である。図2の(b)は、図2の(a)の左側(図1の-z方向)から見た蛍光体ホイール70の正面図である。蛍光体ホイール70は、図2の(a)に示すように、透明基板71と、透明基板71上に円環状に生成した蛍光体73と、モータ74とで構成される。モータ74は、円盤状の透明基板71を回転駆動する。
図3を用いて、カラーフィルタホイール80の構成を説明する。図3の(a)は、図1の+y方向から見たカラーフィルタホイール80の側面断面図である。図3の(b)は、図3の(a)の右側(+z方向)から見たカラーフィルタホイール80の正面図である。
蛍光体ホイール70における第1蛍光体領域73aから出射される黄色蛍光Fyは、カラーフィルタホイール80におけるカラーフィルタ82a及びカラーフィルタ82bに入射するように、回転が制御される。よって、第1蛍光体領域73aの角度と、カラーフィルタ82a及びカラーフィルタ82bの角度の和は、同一になるように設定されている。
図1に示すように照明装置11は、レンズ33、カラーフィルタホイール80の他、ロッドインテグレータ34と、レンズ35、レンズ36、レンズ37とから構成される。ロッドインテグレータ34から出射された光は、レンズ35、レンズ36、レンズ37によってリレーされて、照明装置11からの出射光となって、映像表示部12に入射する。
映像表示部12は、照明装置11から照射される光を受けて映像を生成する装置である。図1に示すように、映像表示部12は、全反射プリズム42と空間変調素子である1枚のDMD41で構成される。
図5を用いて、蛍光体ホイール70の格納容器90の構成を説明する。格納容器90は、光源装置10の少なくとも蛍光体ホイール70を収納する密閉型の格納容器である。格納容器90は、壁部90A、90B、90C、90D、90E(天井面)、90F(底面)で構成される。本実施の形態では、蛍光体ホイール70とともに、光源20、集光レンズ30、拡散板60、レンズ31とを格納容器90内に収納する。格納容器90を構成する材料としては、熱伝導性のすぐれたアルミニウムや銅が使用される。
なお、図6に示すリング状に限らず、壁部90Cの全面に吸熱塗料を塗布することで受熱部91Aを構成してもよい。また、受熱部91Aは、壁部90Cの表面にメッキ処理、またはアルマイト処理を施した層であってもよい。
吸熱塗料は、例えば、シリコーンなどのバインダとなる樹脂に、酸化亜鉛やコージェライトなどの1種類以上の金属酸化物を高充填に混合した樹脂組成物である。この構成により、吸熱塗料は高い赤外線放射率を有し、発熱体の熱を赤外の電磁波を通して吸収が可能となり、また、熱放射により格納容器90の外部への放熱が可能となる。よって、受熱部91Aは、高い吸熱性能と放熱性能を実現でき、格納容器90の温度上昇を抑制することができる。
図7の模式図により、光源装置10におけるエネルギーの主な移動経路を説明する。
蛍光発光を励起して用いる光源装置において、励起光源部である蛍光体ホイールは、埃の付着を防止するために密閉収納されていることが好ましい。しかし、蛍光体ホイールを格納容器であるホイールハウスに密閉すると、蛍光体の発熱で格納容器内の雰囲気温度が高くなる一方で熱せられた空気が外気と循環できなくなる。このため、例えばファンで蛍光体ホイールの蛍光体に送風したとしても蛍光体ホイールを十分に冷却できず、温度上昇による効率が低下する場合や信頼性が低下する場合があった。
(変形例)
上記実施の形態1に係る冷却部91の構成は、図5に示すものに限定されず、以下のような形態であっても、同様の効果が得られる。上述した冷却部91の別の構成について、図8および図9を用いて以下で説明する。
図8は、本開示の実施の形態1にかかる光源装置の別の構成を示す構成図である。図9は、冷却部の別の構成を示す図である。図9は、壁部90Cを透明基板71の光出射面側から見た透視図である。
受熱部91Cは板状である。受熱部91Cの表面には吸熱塗料が塗布されている。受熱部91Cは、蛍光体ホイール70の発熱源である蛍光体73の少なくとも正面に設けられている。なお、受熱部91Cは、蛍光体ホイール70の全面を覆うように備えられてもよい。
放熱部91Dは、例えば放熱フィンであって、壁部90Eの外部に備えられている。受熱部91Cの一端と放熱部91Dは接続されているため、受熱部91Cと放熱部91Dは熱的に接続されている。放熱部91Dは、ファン93により強制冷却されることで、冷却効果を得る。
図10は、本開示の実施の形態2である投写型映像表示装置の構成を示す図である。以下において、図1と同一の構成部分には同一の符号を付して、実施の形態1との相違点について、主に説明する。
本実施の形態の投写型映像表示装置101は、白色光Wを出射する光源装置111を備える。
光源装置111を出射した白色光Wは、レンズアレイ300、レンズアレイ301、偏光変換素子302、コンデンサーレンズ303により、LCD411R, 411G, 411Bに均一に照明される。ここで、コンデンサーレンズ303を出射した白色光Wは、ダイクロイックミラー304Cで赤色基準光Lrと、緑色基準光Lg及び青色基準光Lbのシアン合成光Lcに分光される。シアン合成光Lcは、ミラー305Gで緑色基準光Lgと、青色基準光Lbに分光される。
図12を用いて、蛍光体ホイール701の格納容器901の構成を説明する。格納容器901は、光源装置111の少なくとも蛍光体ホイール701を収納する密閉型の格納容器である。格納容器901は、壁部901A、901B、901C、901D、901E(天井面)、901F(底面)で構成されている。本実施の形態では、格納容器901は蛍光体ホイール701とともに、拡散板60、レンズ31とを収納する。すなわち、拡散板60は壁部901Aに設けられた図示しない窓部にその一部が格納容器901に入るように取り付けられる。また、レンズ31が壁部901Cに設けられた図示しないレンズ取付け窓に取り付けられて、そのレンズ31の平坦側の一部が格納容器901に収納される。
本実施の形態では、蛍光体ホイール701を格納する格納容器901において、格納容器901で発生する熱を容器の全面で吸収し、外部に放熱することで、蛍光体ホイール701の蛍光体730をより一層適切に冷却することが可能となる。
図13は、本開示の実施の形態3である投写型映像表示装置の構成を示す図である。以下において、図10と同一の構成部分には同一の符号を付して、実施の形態2との相違点について、主に説明する。
本実施の形態の投写型映像表示装置102は、白色光Wを出射する光源装置112を備える。
実施の形態3における蛍光体格納容器902は、光源装置112の少なくとも蛍光体ホイール702を収納する密閉型の格納容器である。実施の形態3における蛍光体格納容器902は、実施の形態2における拡散板60およびこの拡散板60が配置される窓部が無い構成を除けば、実施の形態2と同一構成となっている。すなわち、実施の形態3の格納容器902は、壁部902A、902B、902C、902D、902E(天井面)、902F(底面)で構成されている。本実施の形態では、格納容器902は、蛍光体ホイール702と光の通り道であるレンズ31を収納する。すなわち、レンズ31が壁部902Cに設けられた図示しないレンズ取付け窓に取り付けられて、そのレンズ31の平坦側の一部が格納容器902に収納される。
本実施の形態では、反射型の蛍光体ホイール702を格納する格納容器902において、格納容器902で発生する熱を容器の全面で吸収し、外部に放熱することで、蛍光体ホイール702の蛍光体730をより一層適切に冷却することが可能となる。
11 照明装置
12 映像表示部
13 投写系
20 光源
21 半導体レーザ
30 集光レンズ
31、32、33、35、36、37 レンズ
34 ロッドインテグレータ
41 DMD
42 全反射プリズム
50 投写レンズ
70、701、702 蛍光体ホイール
71、81 透明基板
72a、83 反射防止膜
72b ダイクロイック膜
73、730 蛍光体
73a 第1蛍光体領域
73b 第2蛍光体領域
74、84 モータ
75 透過領域
80 カラーフィルタホイール
82 ダイクロイック膜
82a、82b、82c カラーフィルタ
85 光拡散領域
90、901、902 格納容器
90A、90B、90C、90D、90E、90F 壁部
901A、901B、901C、901D、901E、901F 壁部
902A、902B、902C、902D、902E、902F 壁部
91、901 冷却部
91A、911A 受熱部
91B、911B 放熱部
92、921 導風部
306R、306G、306B レンズ
100、101、102 投写型映像表示装置
E 励起光
F 蛍光
H 発熱
М 熱伝導
N 自然放熱
A 熱吸収
D 放熱
Claims (12)
- 励起光源と、
前記励起光源からの励起光で蛍光発光する蛍光板と、
冷却風が流れる導風部と、
前記導風部の外側に位置し、前記蛍光板を収納する格納容器と、を備え、
前記格納容器は、
その内面の前記蛍光板の蛍光出射面に対向する位置に受熱層と、
その外面に放熱層と、を有し、
前記受熱層と前記放熱層とは熱的に接続されており、かつ同一の材料が用いられている、
光源装置。 - 前記受熱層は、吸熱塗料層である、請求項1に記載の光源装置。
- 前記受熱層は、メッキ処理が施された層である、請求項1に記載の光源装置。
- 前記受熱層は、アルマイト層である、請求項1に記載の光源装置。
- 前記受熱層と前記放熱層とは前記格納容器の壁部を介して対向して設けられている、請求項1に記載の光源装置。
- 前記蛍光板の前記蛍光出射面には蛍光体が備えられ、前記受熱層は前記蛍光体の少なくとも正面に対向する位置に設けられる、請求項1に記載の光源装置。
- 前記放熱層は放熱塗料層である、請求項1に記載の光源装置。
- 前記吸熱塗料層は、バインダとなる樹脂と1つ以上の金属酸化物と、を含む樹脂組成物で構成される、請求項2に記載の光源装置。
- 前記放熱層は前記導風部の壁面の一部を構成する、請求項1に記載の光源装置。
- 前記放熱層は前記導風部の壁面のうち、一つの面のみを構成する、請求項9に記載の光源装置。
- 前記一つの面は、前記導風部を流れる風の方向に沿う面である、請求項10に記載の光源装置。
- 請求項1に記載の光源装置と、
前記光源装置から出射された基準光を均一化して照明光を出射する照明装置と、
前記照明装置からの前記照明光を映像信号で変調して映像光を出射する映像表示部と、
前記映像表示部からの映像光を拡大して投写する投写系と、を備える、
投写型映像表示装置。
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